[发明专利]基于POI交互的MEMS协同无缝车载定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无缝导航定位领域，特别涉及基于POI交互的MEMS协同无缝车载定位方法及系统。

背景技术

随着北斗导航定位的应用与行业及产业技术提升需求，前面建设无缝导航定位体系成为国家战略布局及高新信息技术发展需要，我国开展了“羲和”导航定位体系建设的重大科学工程，实现各种技术融合及协同的无缝导航定位是当前技术研发的重点与热点领域。

个人出行、车辆导航定位(包括各种重点车辆，如运钞车、危险品运输车、校车及安保车等)，及无人机导航定位等都对无缝定位提出了现实需求。

GNSS全球卫星定位系统自投入使用以来，以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得了广大用户的信赖。随着卫星导航系统应用领域的不断扩大，很多国家正加紧开发研制独立自主的卫星导航系统。美国正在实施GPS现代化计划，俄罗斯加紧恢复与提升GLONASS全面性能，同时欧盟也在不断推进建设GALILEO系统，中国的北斗卫星导航系统正在按照预期进行前面建设等。目前BD/GPS/GLONASS的应用已经深入到众多领域，成为人们不可缺或的时空信息来源，在航海、航天、测量、运动载体监控、授时等诸多方面都得到了广泛的应用。

同时，GNSS在应用中表现出的非无缝性也暴露出其可靠性及可用性的副面问题，如在城市高楼大厦，森林密集区及高山峡谷区及地下空间等挑战环境下卫星信号被遮挡及干扰等，形成了卫星导航定位中的脆弱性，影响了导航定位的全面应用。多年来，为了克服这些障碍，人们倾向于利用辅助传感器，例如里程计，罗盘及惯导等与卫星定位结合，形成集成定位系统；在城市环境中，还可以利用高精度的导航地图，运用其中的一些图层信息，如方位，高程及地标点等，与定位模型结合，形成集成定位系统，得到障碍环境下的多种灵活定位解。

现有技术中，常见的有以下两种方式：

1、INS或MEMS与GNSS的集成导航定位模式

鉴于GNSS不是一个无缝的定位与导航系统，最为直接的补充方法是引入惯性定位系统(INS)与GNSS系统集成，惯导是一种利用安装在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体位置方法，从一已知点的位置根据连续测得的运载体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置，所以是一种推算导航方式。惯性导航系统主要优点有：(1)它不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量，因此是一种自主式系统，其隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响；(2)可全天侯、全球、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；(3)能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；(4)数据更新率高、短期精度和稳定性好。其缺点是：(1)由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；(2)每次使用之前需要较长的初始化时间校准；(3)设备的价格依设备等级而异，中高端较昂贵；(4)不能给出时间信息。

因此，与INS形成多种不同组合模式的组合导航技术也随之相继涌现,优点与缺点并存,其中GPS/INS组合导航定位技术依靠明显的优势成为组合导航的主流技术,将二者高效、有效组合能够扩展各自优点、缩小或克服缺点,利用GPS提供的实时高精度导航定位信息来引导INS,实时修正随时间积累的误差,客服GPS接收机因失锁或建筑物遮挡而不能提供导航信息的困境；同时利用INS实时高精度的导航信息可以提升GPS的工作性能，使二者相益得彰。

由于MEMS的低成本与集成的便捷性，以及捷联惯性导航理论的发展和完善，近年广泛使用，被称为第三代惯性导航传感器材料，使得导航系统的微型化得以实现；加之高性能微控制器，例如以ARM公司的带DSP功能的Cortex M4系列微控制器，为现代导航系统的微型化、低功耗和高智能性提供了良好的处理器平台基础。必须指出，对于低成本的MEMS器件，其定位结果的漂移性也是明显的，例如手机中的低成本MEMS，几秒钟内即出现明显漂移，需要与其它条件(例如数字罗盘的方位信息)结合才能控制这种误差扩散。

2、航位推算法

航位推算法(Dead reckoning，缩写DR)是在当前时刻位置已知的条件下，通过测量移动的距离和方位，推算下一时刻位置的方法。现代技术条件下，随着微机电系统技术的发展，加速度计、数字罗盘、陀螺仪尺寸、重量、成本都大大降低，使航位推算可以方便地在车辆与行人导航中得以应用。由于是低成本的传感器集成与组合，其定位系统也容易受到误差累积的影响，需要考虑结合容易获取的其它信息来控制系统误差的扩大与漂移。

因此有必要设计一种新的定位方法来解决上述现有技术中所存在的问题。